KR20040063634A - 즉석 아이스크림 제조기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 즉석 아이스크림 제조기에 관한 것으로, 그 목적은 간단한 냉매싸이클의 구성과 향상된 냉각효율을 가진 냉각용기를 구비함으로써 원가가 절감되고 냉각효율이 좋은 즉석 아이스크림 제조기를 제공하는것이다. 이를 위해 본 발명은 압축기와 응축기와 모세관과 냉각용기로 이루어진 기본 냉각싸이클에 있어서 응축기와 냉각용기사이에 on/off밸브와 모세관보다 내경이 큰 바이패스냉매관을 더 마련하고, 냉각용기를 내벽과 외벽의 이중벽으로 만들고 그 벽사이에 냉매가 충진되는 냉매실과 냉매실의 하단에 모세관과 바이패스냉매관의 토출구를 포함하는 냉매유입실을 마련한다. 또한 냉매유입실과 냉매실을 경계짓는 경계벽을 냉매유입실의 양측에 설치하고 경계벽에 다수개의 분배구를 구비하여 냉매가 냉매실에 균일하게 분사되게 함으로써 보다 효율적이면서도 원가가 절감된 즉석 아이스크림 제조기를 제공한다.

Description

즉석 아이스크림 제조기{ The Instant Ice Cream Machine}

본 발명은 즉석 아이스크림 제조기에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 즉석 아이스크림 제조기의 급속 제빙 및 해빙에 이용되는 냉각싸이클과 아이스크림용기의 구조에 관한것이다.

일반적으로 각종 빙과류를 집에서 제조하거나 간단한 이동식 포장마차등에서제조하는경우에 있어서 아래와 같은 간단한 냉각싸이클을 가진 즉석 아이스크림 제조기가 사용된다.

즉, 압축기, 응축기, 모세관, 증발기로 구성되는 냉각사이클을 이용하여 냉각장치를 구성한다. 열펌프라고도 불리우는 압축기는 증발기를 거친 저압의 기체 냉매를 모터를 구동하여 고온고압의 기체로 압축한뒤에 응축기로 보낸다. 고온고압의 기체화된 냉매는 응축기를 거치면서 저온의 액체냉매로 상변화를 일으킨다. 모세관은 길이가 작고 지름이 작은관으로써 이 관을 지나는 동안 냉매의 흐름을 감소시킴으로써 압력을 낮춘다. 이렇게 저온저압의 상태인 액체냉매는 증발기에 유입된다. 증발기에서는 외부와의 열을 교환하는 곳으로 저온의 냉매가 증발기를 통과하면서 주위의 열을 계속 흡수하게 된다. 따라서 실질적인 열교환이 가장 활발하게 이루어지는곳은 증발기이며 한편 아이스크림 즉석 제조기에서는 이러한 증발기를 직접 아이스크림을 제작하는 냉각용기로 사용하게 되는데 종래의 이러한 냉각용기들은 냉각용기의 하부로 냉매 파이프를 지나가게 하여 아이스크림등의 빙과류를 냉동하여 제작하게 된다. 이렇게 증발기, 즉 아이스크림 냉각용기를 지나면서 냉매는 주위의 열을 흡수하여 다시 고온의 기체냉매로 변하게 된다.

하지만 종래의 이러한 냉각싸이클과 냉각용기들은 싸이클구성에 비용이 많이들며 또한 냉매 파이프를 냉각용기 하부나 측부에 최대면적을 수용하도록 지그재그형태로 배치하여야 하기 때문에 제작공정상의 불편함과 원가가 많이 드는 문제가 있다. 또한 제빙후 용기에 달라붙은 아이스크림을 떼어내기가 용이하지 않는등의 문제점이 생긴다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 제빙속도가 빠르고 냉각기의 열전달 효율이 좋으며 값이싼 냉각용기를 제공함과 동시에 급속 제빙과 해빙에 관한 간단하면서도 효율적인 냉매싸이클을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1 본 발명에 의한 즉석 아이스크림 제조기의 냉각싸이클

도 2 본 발명에 의한 냉각용기의 정면도.

도 3 본 발명에 의한 냉각용기의 측면도.

도 4 본 발명에 의한 냉각용기의 사시도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

압축기 : 10 응축기 : 20 모세관 : 30

on/off 밸브 : 50 바이패스냉매관 : 60 냉각용기 : 40

외벽 : 41 내벽 : 42 냉매실 : 45

경계벽 : 43 분배구 :44 냉매유입실 : 46

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은,

열교환된 저압의 기체 냉매를 고온고압으로 압축시키는 압축기와, 상기 압축기에서 나온 냉매를 저온의 액체냉매로 상변화를 일으키게 하는 응축기와, 상기 응축기에서 나온 저온의 액체냉매를 더욱 저온저압의 액체냉매로 만들어주는 모세관과, 상기 모세관에서 나온 저온저압의 액체냉매를 주위의 열을 흡수시킴으로써 아이스크림이 제조되는 증발기를 구비한 즉석식 아이스크림 제조기에 있어서,

상기 모세관과 상기 증발기사이에 on/off밸브와, 상기 밸브에서부터 상기 증발기까지 바이패스냉매관을 구비한 것을 특징으로 한다. 이때 상기 바이패스냉매관은 상기 모세관보다 더 큰 내경으로 형성되고, 상기 on/off밸브는 제빙시에는 항상 off 상태를 유지하여 냉매를 모세관측으로 유도하지만 제빙시에는 on 상태로 변환시켜 냉매가 바이패스관으로도 흘러가도록 하여 모세관의 냉매보다 고온의 냉매가 증발기에 투입되도록 한다.

또한 상기 증발기는 내벽과 외벽의 이중벽구조로 되어있으며 상기 내벽과 외벽사이에는 냉매로 채워지는 중공부의 냉매실이 마련되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 증발기는 상기 모세관과 상기 바이패스관과 연통되는 냉매유입실이 마련되며 상기 냉매유입실과 상기 냉매실이 연통되도록 냉매실과 냉매유입실의 경계벽에 다수개의 냉매분배구를 구비한 것을 특징으로 한다. 그리고 상기 증발기의 상측일부에는 상기 압축기와 연통되어 냉매를 회수하는 회수관을 구비한다.

이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 실시예의 전체 냉동싸이클을 나타낸것이다.

도에서 도시되어 있듯이, 본 실시예에 의한 즉석 아이스크림 제조기는 제빙시에는 압축기(10)와 응축기(20)와 모세관(30)과 증발기(40)를 거쳐서 다시 압축기로 순환되는 냉매 싸이클로 이루어지고, 해빙시에는 압축기(10)와 응축기(20)와 on/off밸브(50)와 바이패스냉매관(60)과 증발기(40)를 거쳐서 다시 압축기(10)로 순환되는 냉매싸이클로 이루어진다.

상기 압축기(10)는 전기로 구동하는 모터를 내부에 포함하고 있어 증발기(40)의 저온의 기체냉매를 고온고압의 기체냉매로 바꾸어 응축기(20)로 내보낸다. 상기 응축기(20)는 냉매관이 지그재그 형으로 마련되어 이 냉매관을 압축기(10)에서 유입된 고온고압의 기체냉매가 통과하는동안 열교환을 일으켜 상변화가 나타난다. 따라서 상기 응축기(20)를 냉매가 거치는동안 저온의 액체냉매로 변환하게 된다. 저온의 액체냉매는 모세관(30)을 거치면서 압력이 감소하게 된다.

상기 모세관(30)은 응축기(20)와 증발기(40)사이에 위치하는 일정한 작은내경을 가지는 관으로써 응축기(20)를 거친 저온의 액체냉매가 모세관(30)을 지나는동안 냉매의 흐름이 감소되어 압력이 증발압력으로 낮아지는것이다.이렇게 증발압력으로 낮아지게 되면 냉매의 일부는 이미 기체로 변하기 시작한 상태로 증발기(40)로 흘러가게 된다.

또한 상기 응축기(20)에서는 모세관(30)외에 바이패스냉매관(60)이 마련된다. 상기 바이패스냉매관(60)은 일단은 응축기(20)와 연통되고 타단은 증발기(40)와 연통된다. 응축기(20)를 거친 냉매가 해빙시에만 이 바이패스냉매관(60)을 통과해서 증발기(40)로 들어갈 수 있도록 한다. 이렇게 냉매를 조절하기 위해서 상기 바이패스냉매관(60)의 응축기(20)측 일단에 on/off 밸브(50)를 마련한다. 상기 on/off 밸브(50)는 제빙시에는 항상 off 상태를 유지하도록 한다. 따라서 제빙시에는 응축기(20)를 통과한 저온액체의 냉매가 모세관(30)을 통해서 증발기(40)로 유입된다. 또한 해빙시에는 상기 on/off 밸브(50)를 on 상태로 변환하여 상기 응축기(20)와 바이패스냉매관(60)을 연통시킴으로써 응축기(20)를 통과한 액체냉매가 모세관(30)뿐만아니라 바이패스냉매관(60)을 통과하도록 한다. 바이패스냉매관(60)은 모세관(30)보다 큰 내경으로 되어있기 때문에 모세관(30)을 통과한 냉매보다 바이패스냉매관(60)을 통과한 냉매는 보다 고온고압의 상태로 증발기(40)로 유입되게 된다. 따라서 제빙시보다 고온의 냉매가 증발기(40)에 들어감으로써 순간적으로 증발기(40)의 온도를 높일수 있게된다.

도 2내지 도4에서 보듯이, 상기 증발기(40)는 외벽(41)과 내벽(42)의 이중구조로 되어있다. 내벽(42)은 원통형을 이루며 상기 내벽(42)의 내측으로는 아이스크림 원액이 직접 접촉되어 아이스크림이 냉각되며 외측으로는 상기 외벽(41)과 마주보며 냉매실(45)을 이룬다. 또한 상기 증발기의 외벽상측 소정부위에 압축기와 증발기를 연통하는 회수관(70)이 구비된다. 모세관(30)이나 바이패스냉매관(60)을 거친 냉매가 유입된 후 이 냉매실(45)을 거쳐 증발기(40)에서 열전달이 이루어져 아이스크림을 냉각시키고, 기화된 냉매는 상기 회수관(70)을 통하여 압축기(10)로 되돌아가는 과정이 반복된다.

한편 상기 냉매실(45)은 냉매가 지나가는 파이프를 별도로 필요로 하지 않으면서도 균일하게 냉각이 이루어지게 되어 냉각효율을 좋게 한다. 또한 상기 증발기(40)는 상단에 냉매가 압축기로 회수되도록 회수관(70)이 마련되며 하단에는 상기 모세관(30)과 바이패스냉매관(60)의 일단을 포함하는 냉매유입실(46)을 구비한다. 상기 냉매유입실(46)은 증발기의 하단중간부위의 냉매실(45)에 존재하며 양측으로 상기 냉매실(45)과 경계짓는 경계벽(43)을 구비한다. 이 양측의 경계벽(43)에는 상기 냉매유입실(46)로부터 유입된 냉매가 상기 중공의 냉매실(45)로 분사되도록 다수개의 분배구(44)가 구비된다. 모세관(30)으로부터 유입된 냉매는 증발기(40)의 냉각유입실(46)로 토출되고 이어서 상기 분배구(44)를 통해서 상기 중공의 냉매실(45) 양측으로 골고루 분사된다. 이렇게 구성된 증발기(40)는 내벽(42)을 중심으로 일면은 냉매가 접촉하고 타면은 아이스크림과 직접접촉하기 때문에 제빙속도가 빠르고, 모세관(30)을 통하여 유입되는 냉매는 다수개의 분배구(44)를 통하여 분사되기 때문에 냉각기 전체 공간에 균일하게 분사되어 열전달 효율이 좋아지게 된다. 한편 상기 냉매실의 냉매는 회수관(70)을 통해서 압축기로 유입됨으로써 냉매의 순환싸이클이 이루어진다.

이하에서는 해빙시와 제빙시에 있어서의 냉매 싸이클의 작동과 효과에 대해서 알아보자.

제빙시에는 냉매가 압축기(10)를 거치면서 고온고압의 기체냉매상태로 응축기(20)로 유입되고 응축기(20)를 거치면서 상변화를 일으켜 저온의 액체냉매상태로 모세관(30)에 유입된다. 모세관(30)을 거치면서 냉매는 압력이 감소하여 일부는 기체상태로 변환하여 증발기(40)로 유입된다. 증발기(40)의 냉매유입실(46)로 냉매가 토출되고 다시 냉매유입실(46)의 양측을 이루는 경계벽(43)의 분배구(44)를 통하여 냉매가 균일하게 양측으로 분사되어 증발기(40)의 내벽(42)의 내측에 마련된 아이스크림 원액이 냉각되어 고형화된 아이스크림이 제조된다. 냉매는 증발기에서 기화되어 회수관(70)을 통하여 다시 압축기(10)로 유입되는 과정이 반복된다.

해빙시에는 응축기(20)와 증발기(40)사이에 마련된 on/off밸브(50)를 on 상태로 변환시켜 밸브(50)와 연통된 바이패스냉매관(60)으로 냉매가 유입된다. 이때 바이패스냉매관(60)은 모세관(30)보다 내경이 크기 때문에 모세관(30)을 통과한 냉매보다 고온의 냉매가 증발기(40)의 냉매유입실(46)로 유입되게 된다. 따라서 증발기(40)는 순간적으로 고온이 되어 증발기(40)의 내벽(42)에 접촉하고 있던 고형화된 아이스크림을 해빙하게 된다. 이렇게 되면 아이스크림을 용기로부터 떼어내기 용이하게 된다. 역시 증발기를 거친 냉매는 회수관(70)을 통하여 다시 압축기(10)로 유입되는 순환싸이클을 이룬다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 냉각싸이클과 증발기(40)의 구조에 의하면 냉각싸이클의 구성과 증발기(40)의 구성에 드는 비용을 절감할 수있으며 제빙후 간단한 조작만으로 아이스크림을 용기로부터 떼어놓기가 용이하며 증발기(40)의 냉각효율을 향상시킬수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

1. 압축기(10)와 응축기(20)와 모세관(30)과 증발기(40)로 이루어진 냉각싸이클을 구비한 즉석 아이스크림 제조기에 있어서,

   상기 증발기(40)는 외벽(41)과 내벽(42)으로 이루어지며, 상기 외벽(41)과 내벽(42)사이에는 냉매가 순환되도록 중공의 냉매실(45)을 구비한 것을 특징으로 하는 즉석 아이스크림 제조기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 증발기(40)는 아이스크림원액을 직접담아 아이스크림을 만들어내는 냉각용기로 사용될 수 있도록 상부는 개방되고 측부와 하부는 상기 내벽(42)으로 이루어진것 을 특징으로 하는 즉석 아이스크림 제조기.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 증발기(40)는 상기 모세관(30)과 바이패스냉매관(60)을 거친 냉매가 상기 냉매실(45)에 토출되도록 상기 모세관(30)과 바이패스냉매관(60)의 일단이 상기 냉매실(45)과 연통되는 냉매유입실(46)을 구비하고, 상기 냉매유입실(46)의 양측에는 상기 냉매실(45)(40)의 내벽(42)과 외벽(41)에 각각 그 양단이 고정되는 경계벽(43)을 구비한 것을 특징으로 하는 즉석 아이스크림 제조기.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 냉매실(45)(40)의 경계벽(43)에는 상기 냉매실(45)과 상기 냉매유입실(46)이 연통되도록 다수개의 분배구(44)가 마련된 것을 특징으로 하는 즉석 아이스크림 제조기.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 응축기(20)와 냉매실(45)(40)사이에 on/off 밸브(50)와 바이패스냉매관(60)을 더 구비한 것을 특징으로 하는 즉석 아이스크림 제조기.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 on/off 밸브(50)는 상기 응축기(20)와 상기 바이패스냉매관(60)사이에 설치되어 제빙시에는 항상 off 상태를 유지하고 해빙시에는 on 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 즉석 아이스크림 제조기.
7. 제 5항에 있어서,

   상기 바이패스냉매관(60)은 일단이 상기 on/off 밸브(50)와 연결되어 있고, 타단은 상기 냉매실(45)(40)와 연통되어 있으며 모세관(30)보다 소정크기 큰 내경을 구비한 것을 특징으로 하는 즉석 아이스크림 제조기.